Środek porotwórczy

Porofor jest substancją zdolną do wytwarzania struktury komórkowej w procesie spieniania różnych materiałów, które ulegają twardnieniu lub przemianie fazowej , takich jak polimery , tworzywa sztuczne i metale . Stosuje się je zwykle wtedy, gdy wdmuchiwany materiał jest w stanie ciekłym . Struktura komórkowa w matrycy zmniejsza gęstość, zwiększając izolację termiczną i akustyczną, jednocześnie zwiększając względną sztywność oryginalnego polimeru.

Porofory (znane również jako „pneumatogeny”) lub powiązane mechanizmy tworzenia dziur w matrycy wytwarzającej materiały komórkowe zostały sklasyfikowane w następujący sposób:

• Fizyczne środki porotwórcze obejmują CFC (jednak są to środki zubożające warstwę ozonową, zakazane przez Protokół Montrealski z 1987 r.), HCFC (zastąpiły CFC, ale nadal są środkami zubożającymi warstwę ozonową, dlatego są wycofywane), węglowodory (np. pentan , izopentan , cyklopentan ) i ciekły _CO2 . Proces wytwarzania pęcherzyków/piany jest nieodwracalny i endotermiczny, tj. wymaga ciepła (np. z procesu topienia lub egzotermy chemicznej spowodowanej sieciowaniem), aby ulatniać się ciekły środek porotwórczy. Jednak podczas chłodzenia porofor będzie się skraplać, co jest procesem odwracalnym.

• Chemiczne środki porotwórcze obejmują izocyjanian i wodę w przypadku poliuretanu , azodikarbonamid w przypadku winylu, hydrazynę i inne materiały na bazie azotu w przypadku pianek termoplastycznych i elastomerowych oraz wodorowęglan sodu w przypadku pianek termoplastycznych. Produkty gazowe i inne produkty uboczne powstają w wyniku reakcji chemicznej chemicznego środka porotwórczego, wywołanej ciepłem procesu wytwarzania pianki lub egzotermicznym ciepłem reagującego polimeru . Ponieważ reakcja przedmuchu zachodzi z wytworzeniem związków o niskiej masie cząsteczkowej pełniących rolę gazu przedmuchowego, uwalniane jest również dodatkowe ciepło egzotermiczne . Sproszkowany wodorek tytanu jest stosowany jako środek spieniający w produkcji pianek metalowych , ponieważ w podwyższonej temperaturze rozkłada się na gazowy wodór i tytan . W tym samym celu stosuje się wodorek cyrkonu (II) . Raz utworzone związki o niskiej masie cząsteczkowej nigdy nie powrócą do pierwotnego środka porotwórczego; reakcja jest nieodwracalna.

• Do produkcji elastycznych pianek PU o bardzo małych gęstościach stosuje się mieszane porofory fizyczno-chemiczne. W tym przypadku zarówno chemiczne, jak i fizyczne wydmuchiwanie jest stosowane w tandemie, aby zrównoważyć się nawzajem pod względem uwalnianej i absorbowanej energii cieplnej, minimalizując wzrost temperatury. W przeciwnym razie nadmierne ciepło egzotermiczne spowodowane dużym obciążeniem fizycznym środkiem porotwórczym może spowodować degradację termiczną rozwijającego się materiału termoutwardzalnego lub poliuretanu . Na przykład, aby tego uniknąć w systemach poliuretanowych, izocyjanian i woda (które reagują tworząc dwutlenek węgla ) są używane w połączeniu z ciekłym dwutlenkiem węgla (który wrze dając postać gazową) do produkcji elastycznych pianek poliuretanowych o bardzo małej gęstości do materacy.

• Pianki i piany wytwarzane mechanicznie to metody wprowadzania pęcherzyków do ciekłych polimeryzowalnych matryc (np. niezwulkanizowany elastomer w postaci płynnego lateksu). Metody obejmują wdmuchiwanie powietrza lub innych gazów lub lotnych cieczy o niskiej temperaturze wrzenia w sieciach o niskiej lepkości lub wtryskiwanie gazu do cylindra wytłaczarki lub matrycy, lub do cylindrów lub dysz do formowania wtryskowego i umożliwienie ścinania/mieszania ślimaka w celu równomiernego rozproszenia gazu w celu utworzenia bardzo drobnych pęcherzyków lub roztworu gazu w stopie. Kiedy stop jest formowany lub wytłaczany, a część jest pod ciśnieniem atmosferycznym, gaz wydostaje się z roztworu rozszerzając stopiony polimer bezpośrednio przed zestaleniem. Spienianie (podobne do ubijania białek na bezę) jest również stosowane do stabilizacji spienionych ciekłych reagentów, np. w celu zapobiegania osypywaniu się pionowych ścian przed utwardzeniem – (tj. unikanie zapadania się piany i zsuwania się po pionowej powierzchni pod wpływem grawitacji).

• Rozpuszczalne wypełniacze, np. stałe kryształy chlorku sodu zmieszane z ciekłym układem uretanowym, z którego następnie formuje się stałą część polimerową, chlorek sodu jest później wypłukiwany przez zanurzenie stałej wypraski w wodzie na pewien czas, aby pozostawić małe wzajemnie połączone dziury w produktach polimerowych o stosunkowo dużej gęstości (np. materiały ze skóry syntetycznej Porvair do cholewek do butów).

• Puste kule i porowate cząstki (np. szklane łuski/kule, łuski epoksydowe, łuski PVDC, popiół lotny , wermikulit , inne materiały siatkowane) są mieszane i rozpraszane w ciekłych reagentach, które są następnie formowane w stałą część polimerową zawierającą sieć pustych przestrzeni .